Selekcja szczepów grzybów z rodzaju Rhizopus zdolnych do produkcji kwasu fumarowego z glicerolu jako jedynego źródła węgla

• Autorzy: Kowalczyk S. , Komon-Janczara E. , Glibowska A. , Targonski Z.

Warianty tytułu

EN

Selection of Rhizopus strains with ability to produce fumaric acid from glycerol as a sole carbon source

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań była ocena uzdolnień szczepów należących do rodzaju Rhizopus, pochodzących z kolekcji zagranicznych oraz izolatów ze środowisk naturalnych województwa lubelskiego, do biosyntezy kwasu fumarowego z glicerolu jako jedynego źródła węgla. Badania te są pierwszym skriningiem przeprowadzonym na tak licznej i zróżnicowanej grupie obiektów. Posłużyły one do wyodrębnienia tych szczepów grzybów Rhizopus, które znajdą zastosowanie w produkcji kwasu fumarowego w podłożach zawierających glicerol odpadowy. Ich zdolność do utylizacji glicerolu została przetestowana w różnych warunkach temperatury i pH podłoża. Umieszczone w artykule wstępne badania wykazały, iż badane szczepy różnią się optymalną temperaturą wzrostu. Szczepy pozyskane z zagranicznych kolekcji drobnoustrojów wykazywały najszybszy wzrost w zakresie wartości temperatur 35-38°C, podczas gdy zdecydowana większość izolatów charakteryzowała się najszybszym wzrostem w przedziale 25-30°C. Optymalne pH w fazie wzrostu grzybni dla zdecydowanej większości szczepów mieściło się w zakresie wartości pH 4,0-5,0. Obecność glicerolu i glukozy w podłożu hodowlanym sprzyjała szybszemu wzrostowi grzybni większości szczepów z rodzaju Rhizopus w porównaniu z szybkością wzrostu na pojedynczych źródłach węgla. Zdecydowana większość szczepów była zdolna do syntezy kwasu fumarowego, gdy jedynym źródłem węgla był glicerol, jednak po 7-dniowej hodowli stopień wykorzystania glicerolu był stosunkowo niski, a stężenie kwasu fumarowego wynosiło co najwyżej kilka gramów w 1L filtratu pohodowlanego.

EN

The paper deals with the Rhizopus strains selection based on their ability to produce fumaric acid on glycerol-containing medium. Preliminary studies demonstrated significant differences in optimal growth temperature for two groups of fungi. Strains from foreign collections showed the fastest growth in the temperature range of 35 – 38°C, while the vast majority of environmental isolates have grown faster in the lower temperature scope, from 28 to 30°C. The presence of glycerol and glucose in the culture medium was conducive to the faster growth of the mycelium of most tested strains of the genus Rhizopus in comparison to the rate of growth in media containing each of these carbon sources separately. Most of the strains were able to produce fumaric acid in medium containing glycerol as a sole carbon source, however, the utilization of this substrate after 7-day shaking flasks culture was quite low and the concentration of produced fumaric acid was at most few grams per liter of filtered broth.

Słowa kluczowe

PL

grzyby; Rhizopus; kwas fumarowy; biosynteza; glicerol; temperatura optymalna; pH

• Wydawca: -
• Czasopismo: Nauki Inżynierskie i Technologie
• Rocznik: 2015
• Numer: 3(18)
• Opis fizyczny: s.20-34,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kowalczyk S.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Lublin

autor

Komon-Janczara E.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Lublin

autor

Glibowska A.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Lublin

autor

Targonski Z.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Lublin

Bibliografia

• Almeida J.R.M., Favaro L.C.,L., Quirino B., F., 2012, Biodiesel biorefinery: Opportunities and challenges for microbial production of fuels and chemicals from glycerol waste, AIDIC, 5, s. 48-63.
• Celińska E., Drożdżyńska A., Jankowska M., Białas W., Czaczyk K., Grajek W., 2015, Genetic engineering to improve 1,3-propanediol production in an isolated Citrobacter freundii strain, Process Biochemistry, vol. 50, issue 1, s. 48-60.
• Li C., Lesnik K.L., Liu H., 2013, Microbial conversion of waste glycerol from biodiesel production into value-added products, Energies, 6, s. 4739-4768.
• Liao W., Liu Y., Frear C., Chen S., 2007, A new approach of pellet formation of a filamentous fungus –Rhizopus oryzae, Bioresource Technology, 98 (18), s. 3415-3423.
• Libudzisz Z., Kowal K., Żakowska Z. (red.), 2007, Mikrobiologia techniczna (tom 1 i 2), Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• Odeniyi O.A., Onilude A.A., Ayodele M.A., 2009, Growth and substrate utilization patterns of a Rhizopus stolonifer strain isolated from depolymerising rice husk, World Applied Sciences Journal 6 (5), s. 595-599.
• Roa Engel C.A., Straathof A.J.J., Zijlmans, van Gulik W.M., van der Wielen L.A.M., 2008, Fumaric acid production by fermentation, Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 78, no. 3, s. 379-389.
• Roa Engel C.A., Van Gulik W.M., Marang L., Van der Wielen L.A.M., Straathof A.J.J., 2011, Development of a low pH fermentation strategy for fumaric acid production by Rhizopus oryzae, Enzyme and Microbial Technology, 48 (1), s. 39-47.
• Sparringa R.A., Kendall M., Westby A., Owens J.D., 2002, Effects of temperature, pH, water activity and CO2 concentration on growth of Rhizopus oligosporus NRRL 2710, Journal of Applied Microbiology, 92, s. 329-337.
• Wang X., Ruan Z., Guan W., Kraemer R., Zhong Y., Liu Y., 2015, Evaluation of fungal lactic acid accumulation using glycerol as the sole carbon source, Biotechnology and Bioprocess Engineering, vol. 20, issue 3, s. 389-395.
• Zhang B., Yang S.-T., 2012, Metabolic engineeringof Rhizopus oryzae: Effects of overexpressing fumR gene on cell growth and fumaric acid biosynthesis from glucose, Process Biochem., vol. 47, no. 12, s. 2159-2165.
• Zhou Y., Nie K., Zhang X., Liu S., Wang M., Deng L., Wang F., Tan T., 2014, Production of fumaric acid from biodiesel-derived crude glycerol by Rhizopus arrhizus, Bioresource Technol., 163, s. 48-53.